การปะทุรังสีแกมมาในละแวกใกล้โลก

 

ภาพจากศิลปินแสดงดาวเทียมสวิฟท์ของนาซาตรวจจับรังสีเอกซ์ได้จากการปะทุรังสีแกมมาเหตุการณ์หนึ่ง 

     นักดาราศาสตร์ที่ใช้เครือข่ายพิเศษในนามิเบียได้บันทึกแสงเรืองไล่หลัง(afterglow) จากการปะทุรังสีแกมมาที่ทรงพลังที่สุดและยาวนานที่สุด จากการปะทุรังสีแกมมาที่สว่างที่สุดเหตุการณ์หนึ่ง

      ในวันที่ 29 สิงหาคม 2019 การปะทุรังสีแกมมาแบบยาว(long gamma-ray burst) เหตุการณ์หนึ่งซึ่งถูกสร้างจากไอพ่นวัสดุสารที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง ได้ปล่อยออกจากการยุบตัวของดาวฤกษ์มวลสูงดวงหนึ่ง เหตุการณ์นี้ซึ่งเรียกว่า GRB 190829 A ถูกพบโดยดาวเทียมเฟอร์มีและสวิฟท์ในทิศทางของกลุ่มดาวแม่น้ำ(Eridanus) ซึ่งติดตามผลในเวลาไม่นานโดย HESS(High Energy Stereoscopic System) ทันทีที่เริ่มเห็นแสงเรืองไล่หลัง

     การตอบสนองที่เร็วและความจริงที่ว่าเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นค่อนข้างใกล้(1 พันล้านปีแสง) ก็ให้แง่มุมที่ไม่น่าเชื่อเกี่ยวกับเหตุการณ์ลักษณะนี้ แสงเรืองไล่หลังเกิดขึ้นนาน 3 วันหลังจากการปะทุรังสีแกมมาเริ่มต้น ซึ่งเครือข่ายสำรวจแสงเรืองเป็นเวลารวม 13 ชั่วโมง และก็บันทึกรังสีแกมมาได้ในระดับถึง 1 ล้านล้านเท่าของแสงช่วงตาเห็น(ระดับพลังงาน 3.3 เทร่าอิเลคตรอนโวลท์) ตามที่รายงานใน Science วันที่ 3 มิถุนายน การสำรวจได้เผยให้เห็นว่าการเปล่งคลื่นในแสงเรืองไล่หลังตั้งแต่ รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา สลัวลงพ้องกัน บอกใบ้ว่ากระบวนการสร้างเป็นกระบวนการร่วม

ภาพจากศิลปินแสดงโฟตอนพลังงานสูงมากจากการปะทุรังสีแกมมาเหตุการณ์หนึ่งที่เข้ามาในชั้นบรรยากาศโลกและถูกตรวจพบโดย HESS ในนามิเบีย

     Andrew Taylor ผู้เขียนร่วม จาก DESY(Deutsches Elektronen-Synchrotron) กล่าวในแถลงการณ์ว่า เรากำลังนั่งอยู่แนวหน้าเมื่อการปะทุรังสีแกมมานี้เกิดขึ้น เรายังสำรวจพบแสงเรืองไล่หลังไปอีกหลายวัน และมีพลังงานถึงระดับรังสีแกมมา Sylvia Zhu จาก DESY เช่นกัน กล่าวเสริมว่า การสำรวจของเราเผยให้เห็นความคล้ายคลึงอย่างน่าฉงนระหว่างการเปล่งคลื่นในช่วงรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาพลังงานสูงมาก จากแสงเรืองไล่หลังของการปะทุ

     นี่เป็นการสำรวจที่น่าตื่นเต้นเป็นพิเศษเนื่องจากทฤษฎีนำได้บอกว่ารังสีเอกซ์และรังสีแกมมาถูกสร้างขึ้นโดยกลไกที่แตกต่างกัน 2 อัน แต่แนวคิดนี้ไม่สอดคล้องกับสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์ได้เห็นที่นี่ Dmitry Khangulyan ผู้เขียนร่วมจากมหาวิทยาลัยริคเคียวในกรุงโตเกียว บอกว่า มันออกจะคาดไม่ถึงที่ได้สำรวจพบคุณลักษณะทางสเปคตรัมและด้านเวลาในช่วงพลังงานรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาพลังงานสูง นั้นคล้ายคลึงกันอย่างมาก ถ้าการเปล่งคลื่นในช่วงพลังงานทั้งสองเหล่านี้มีกำเนิดที่แตกต่างกัน นี่สร้างความท้าทายให้กับกำเนิดรังสีแกมมาพลังงานสูงมาก จากซิงโครตรอนที่เกิดปรากฏการณ์คอมป์ตันด้วยตัวมันเอง(self-Compton)

     Edna Ruiz-Velasco นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่สถาบันมักซ์พลังค์เพื่อฟิสิกส์นิวเคลียร์ในไฮเดลแบร์ก ผู้เขียนร่วม กล่าวในแถลงการณ์ฉบับเดียวกันว่า สิ่งที่พิเศษเกี่ยวกับการปะทุรังสีแกมมานี้ก็คือ มันเกิดขึ้นในละแวกหลังบ้านของเรา ที่ซึ่งโฟตอนพลังงานสูงมากไม่ถูกดูดกลืนในการชน(ของโฟตอน) กับแสงที่พื้นหลัง ในระหว่างเดินทางมายังโลก ตามที่เกิดขึ้นได้เมื่อเดินทางระยะไกลกว่าข้ามห้วงอวกาศมา

ภาพจากศิลปินแสดงไอพ่นสัมพัทธภาพที่อุดมไปด้วยโฟตอนพลังงานสูงมากจากการปะทุรังสีแกมมาเหตุการณ์หนึ่ง กำลังพุ่งทะยานออกจากดาวฤกษ์ที่กำลังยุบตัวดวงหนึ่ง

     GRB 190829A เป็นการปะทุรังสีแกมมาเพียงเหตุการณ์ที่ 4 เท่านั้นที่ถูกพบโดยภาคพื้นดิน สามเหตุการณ์ก่อนหน้านั้นเกิดขึ้นไกลกว่าอย่างมาก จึงสำรวจแสงเรืองไล่หลังของพวกมันได้ในช่วงเวลาที่สั้นกว่า และพวกมันก็ดูเหมือนจะอ่อนแรงกว่าอย่างมาก(ไม่ถึงระดับเทร่าอิเลคตรอนโวลท์) ดังนั้นจึงไม่สามารถทำการวิเคราะห์รายละเอียดได้ แต่เห็นได้ชัดเจนว่า HESS และเครื่องมืออื่นสามารถศึกษาเหตุการณ์เหล่านี้ในรายละเอียดที่สูงได้

      Stefan Wagner โฆษกกลุ่ม HESS จาก หอสังเกตการณ์แห่งรัฐ ในไฮเดลแบร์ก กล่าวว่า เมื่อมองไปในอนาคต ความคาดหวังที่จะตรวจสอบการปะทุรังสีแกมมาโดยเครื่องมือรุ่นถัดไปอย่าง เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์เชเรนคอฟ ซึ่งกำลังก่อสร้างในเทือกเขาแอนดีส ชิลี และบนลา พัลมา เกาะคานารี ก็น่าจะประสบความสำเร็จ ปริมาณของการปะทุรังสีแกมมาโดยรวมจะนำเราให้คาดหวังว่าการตรวจจับในช่วงพลังงานสูงมาก จะเกิดขึ้นได้อย่างสม่ำเสมอค่อนข้างเป็นปกติ ซึ่งจะช่วยเราให้เข้าใจฟิสิกส์ของพวกมันอย่างเต็มที่

แหล่งข่าว iflscience.com : the most energetic and longest gamma-ray burst afterglow ever has been detected
               space.com : weird nearby gamma-ray burst defies expectations
               phys.org : front-row view reveals exceptional cosmic explosion